马铃薯蛋白微凝胶改善无麸质面团持气性的作用机制研究

The gluten-free dough poses batter-like properties, which leads to poor quality of fermented product due to the coalescence and disproportionation of gas, therefore it is the key to solve this problem by improving gas holding properties of gluten-free dough. Potato protein microgels are colloidal particles with three-dimensional crosslinking network structures , which have significant effect on improving gas holding properties of gluten-free dough, but the mechanism is not well understood. In this project, the theories of interfacial chemistry, rheology and space structure will be used combining the electronic microscope method, the effects of potato protein microgels on the rheological properties, emulsifying characteristics and particle morphology will be researched under different environmental factors (such as pH, ionic strength, protein concentration and polysaccharide concentration), the influences of potato protein microgels on the gas holding properties, fermentation rheology, interfacial characteristics and network structure of gluten-free dough will be revealed by their macroscopic, mesoscopic and microscopic structure, the mechanism of potato protein microgels on improving the gas holding properties will be clarified, thus providing a theoretical basis for the application of potato protein microgels in gluten-free food.

无麸质面团特性类似面糊，气体容易聚结和歧化，导致发酵产品品质较差，因此改善面团的持气性是解决这一难题的关键。马铃薯蛋白微凝胶是具有三维交联网络结构的胶体颗粒，显著改善无麸质面团的持气性，但作用机制尚不明确。本项目拟采用界面化学、流变学和空间结构的理论，结合电子显微镜观察的方法，研究环境因子（pH值、离子强度、蛋白浓度和多糖浓度等）对马铃薯蛋白微凝胶流变特性、乳化特性和颗粒特性的影响，从微凝胶的宏观、介观和微观结构揭示其对无麸质面团持气性、发酵流变特性、界面特性和网状结构的影响规律，阐明马铃薯蛋白微凝胶改善无麸质面团持气性的作用机制，为马铃薯蛋白微凝胶在无麸质食品中的应用提供理论依据。

马铃薯蛋白微凝胶是一种具有三维网状结构的胶体颗粒，在一定程度上改善无麸质面团的网络结构，提高无麸质馒头的比容和质构特性。本项目探讨了pH 值、加热条件、蛋白浓度和多糖对马铃薯蛋白微凝胶制备的影响，表征了微凝胶的颗粒特性、界面特性、流变特性和微观形貌，阐明了马铃薯蛋白微凝胶对无麸质面团流变特性和微观结构的影响规律，揭示了其对无麸质面团持气特性的影响机制。研究结果表明：（1）经过条件优化，得到马铃薯蛋白以及马铃薯蛋白/黄原胶复合物微凝胶的制备条件分别为：pH 6，蛋白浓度为6wt%，90℃加热30 min；pH 3，马铃薯蛋白与黄原胶浓度均为1wt%，质量比为1：1，80℃加热30 min。与马铃薯蛋白相比，马铃薯蛋白微凝胶（PPM）具有较小的粒径、较好的分散性，以及较高的乳化稳定性，并且马铃薯蛋白/黄原胶复合微凝胶（PPXGM）乳化稳定性高于（PPM）。（2）PPM和PPXGM为假塑性流体，二者具有较高的弹性模量（G’）和粘性模量（G’’），属于典型的弱凝胶；与PP相比，接触马铃薯蛋白微凝胶二级结构更加有序化，亲水性增强，这与马铃薯微凝胶的颗粒网络结构及核壳结构有关。（3）随着添加量的增加，马铃薯蛋白微凝胶显著影响无麸质面团的流变特性、糊化特性、水分分布和结构。添加马铃薯蛋白微凝胶后，无麸质大米面团的G’和G’’增大，面团的Tan δ 减小，面团中蛋白质的 β-折叠含量增加，无规则卷曲含量减少，可强化大米面团空间结构，提高面团加工性能。（4）添加PPM降低了大米淀粉的崩解值和回生值，增强了淀粉的热糊稳定性，延缓了淀粉的短期回生；降低了面团中水分的自由度，增加淀粉相对结晶度，淀粉颗粒表面的短程有序化度增大，氢键强度增强。添加马铃薯蛋白微凝胶降低馒头的硬度和咀嚼性，提高比容和弹性，无麸质馒头的品质得到改善。马铃薯蛋白微凝胶可提高无麸质面团的加工特性，改善无麸质大米馒头的品质。本项目的研究为马铃薯蛋白及其微凝胶在无麸质面团中的应用提供了理论依据。